[神经科学] 微型大脑如何帮助研究神经退化性疾病 | 万古

Jenny Chen 科学记者和多媒体制作人。她的作品已经出现在《The Atlantic》、NYTimes.com和 Vice上。	▼
神经科学

来源：Aeon

封面：Courtesy Hoffman-Kim Lab/Brown University

翻译：岳川

去年，黛安·霍夫曼-金和几位研究人员在罗德岛州布朗大学的实验室里创造了微型大脑。虽然这个新大脑缺乏复杂的架构而不具有完整思维，它们不过是直径大约200毫米的发射电脉冲的小捆神经细胞，就像我们自己的大脑一样。

霍夫曼-金和她的同事们并非首个在实验室创造类脑结构的团队，但是他们的模型是曾经开发过的结构中最复杂的，已经用于模拟创伤性脑损伤和阿尔茨海默氏症，同时测试各种药物的影响。布朗大学的研究人员使用的方法提供了把大脑简化为最关键部分的模型，包括神经元、神经干细胞、星形胶质细胞（提供养分给神经组织并帮助修复创伤后的大脑）、少突胶质细胞（保护神经细胞）、小胶质细胞（有助于在中枢神经系统中指导免疫系统），还有其它帮助构成大脑结构的分子（例如蛋白质）。

这些简化的大脑造起来非常实惠，霍夫曼-金估计每个大脑只花费25美元。这些廉价的微型大脑是一个逐渐起势的运动“芯片上的器官”的一部分，科学家们从人类干细胞上创造微器官（心脏、肾脏和大脑）。器官通常从诱导的多能干细胞产生，产生于诱使常规人类细胞（从简单的脸颊拭子或血样获得）像胚胎干细胞一样表达的方法。这巧妙地避开了直接从人类胚胎提取干细胞的伦理问题，但它使研究人员能够从人类个体特有的细胞上创造微器官。

“我们的想法是，如果我们可以得到皮肤样本或者血样，我们基本上能够做出大概100个大脑。” 霍夫曼-金说道。然后科学家能够测试这些大脑，分析针对每个特定患者的某些药物的效果，并且跟踪与大脑相关疾病的发展。

迈向我们大脑可行的模式是个性化医疗的下一个前沿领域。大脑对我们的健康至关重要：它们控制着从记忆和情绪到免疫反应的一切。然而，被包围在我们头骨壁垒中的大脑也是我们身体中最不被了解的器官。由于微型大脑变得更加容易创造，医生可以用这些模型更好地了解每个患者如何对药物反应，或者无需访问患者的实体大脑就了解他们的病况如何发展。医生可以提取病人细胞的样本，用它们培养几个微型大脑，并测试不同药物在这些大脑上的效果，看看患者对药物的反应。

此外，这些脑模型有助于解决个性化医疗目前面临的限制。当今很多个性化医疗研究聚焦于遗传信息，然而科学家们对基因标记和疾病或药物反应之间的关系知之甚少。我们已有的大部分信息来自测量某些基因标记和某些条件之间的关系而非原因的研究。另一方面，在实验室复制一个患者的器官让科学家有机会看到它究竟会如何对现状作出反应。

当然，在个人的实验室微型培养大脑成为现实之前，科学家们仍然要回答很多问题。其中一个主要问题是了解大脑的哪一个复杂构件对充分模拟人类大脑是有用的，那些可以不用。例如，模拟安定剂的效果我们需要多复杂的大脑架构？重现阿尔兹海默症需要多少用来保护神经元的非神经细胞，也就是胶质细胞？“这一切都归结为找出该使用哪个模型。”霍夫曼-金说。

但她的工作表明我们正在接近这一步。她的团队已经能够用他们的12美分微型大脑模拟中风的影响。很快，他们就能够在你患上中风之前模拟中风对你大脑的影响。甚至更令人兴奋的是，在不让你的大脑遭受真实风险的情况下，他们将能够测试适合你的最佳治疗方法。

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